Учёные объяснили, почему так вышло и как крупнейший метеорит планеты нашли на ферме в Намибии.
Метеорит Гоба в Намибии – крупнейший известный природный кусок железа на Земле, весящий сегодня около 60 метрических тонн. По простой логике и физике металлический объект такой массы должен был врезаться в планету с катастрофической силой и оставить кратер.
Около 80 000 лет назад он врезался в Землю, но оглянитесь вокруг – и никакого кратера вы не увидите. Судя по всему, он резко замедлился в атмосфере из-за сочетания ряда факторов, пишет ZME Science.
Его секрет – редкое сочетание прочности за счёт высокого содержания никеля, плитообразной формы, пологого угла входа, атмосферного торможения и геологического стирания следов.
Метеорит по-прежнему лежит ровно там, где упал с неба, на ферме близ Гроотфонтейна в Намибии. Он оказался слишком массивным, чтобы его сдвинуть, хотя от него, судя по всему, откалывали куски.
Метеорит был обнаружен в 1920 году Якобусом Херманусом Бритсом, владельцем этой земли. Это произошло случайно. Бритс вспахивал поле на воле, когда его плуг резко остановился, наткнувшись на металлическую массу.
На момент обнаружения над землёй находилась лишь небольшая часть метеорита. Последующие раскопки открыли массивную прямоугольную плиту, погребённую под неглубоким слоем почвы.
Проанализировав его, учёные установили, что он принадлежит к редкому классу железных метеоритов под названием атакситы. Атакситы – это метеориты, содержащие большое количество никеля, но лишённые внутренней кристаллической структуры, наблюдаемой у многих других метеоритов.
Сам метеорит массивен. Его нынешнюю массу обычно указывают как более 60 метрических тонн, хотя, вероятно, он весил ближе к 66 тоннам, прежде чем десятилетия отбора образцов, вандализма и выветривания взяли своё. Уже это начинает объяснять, почему этот метеорит не оставил после себя кратера.
Большинство метеоритов достигают земли не теми объектами, что вошли в атмосферу. Трение об атмосферу разогревает их, часто расплавляя куски внешних слоёв. Затем это трение может разорвать метеориты на части. По сути, атмосфера – причина того, почему нашу планету не молотят метеориты и астероиды чаще.
Гоба пережил эту стену потому, что обладал тремя редкими преимуществами: он был прочным, был плоским и, вероятно, вошёл под пологим углом.
Начнём с металла. Гоба – железный метеорит, но его внутренняя структура отличается от большинства. Эта структура меняет то, как метеориты реагируют на нагрузку и трение. Многие железные метеориты демонстрируют знаменитый видманштеттенов узор – переплетающиеся металлические полосы, проявляющиеся при разрезе и травлении.
У Гобы этот макроскопический узор в значительной степени отсутствует, потому что содержание никеля в нём достаточно высоко, чтобы подавить рост таких структур. Этот плотный, прочный металл помог Гобе противостоять катастрофическому разрушению, тогда как большинство других метеоритов раскололись бы.
Модели атмосферного входа объектов вроде Гобы предполагают, что исходное тело могло весить около 500 метрических тонн, прежде чем достигло земной атмосферы. Если так, то атмосфера удалила почти 90 процентов его массы, но часть его всё же осталась.
Затем сыграла роль форма.
Вы могли бы подумать, что все метеориты круглые, но это не так. Большинство более-менее сферические, но Гоба вошёл, по сути, как плита. Это не совсем куб – он имеет размеры около 2,95 на 2,84 метра при толщине примерно от 0,75 до 1,22 метра, – но он ближе к разрезанному пополам кубу, чем к сфере.
Такая форма увеличила трение и сопротивление, испытываемые метеоритом. Сферический объект летел бы быстрее, но плита Гобы сильно замедлилась. Сопротивление растёт пропорционально квадрату скорости. Удвойте скорость – и сила сопротивления учетверяется.
На космических скоростях эта сила становится колоссальной. Для объекта, входящего в атмосферу Земли со скоростью более 10 километров в секунду, воздух впереди него сжимается, нагревается и сопротивляется с ошеломляющей силой.
Но сопротивлению нужно время, чтобы сработать. И здесь вступает в игру последний решающий фактор – угол входа.
Метеориты не всегда влетают, несясь строго вниз. Иногда так и бывает; в других случаях они входят под иным углом, скользя по небу, прежде чем гравитация утянет их вниз.
Исследователи, моделирующие падение Гобы, утверждали, что наиболее правдоподобный сценарий включает пологий угол входа, относительно низкую начальную космическую скорость и устойчивую ориентацию, которая держала широкую грань обращённой к набегающему воздуху. При такой конфигурации у атмосферы было время сработать подобно тормозной колодке.
И всё же даже при этом можно было бы ожидать, что останется какой-то небольшой кратер.
Тот факт, что метеорит нашли погребённым, но не на большой глубине, подтверждает, что он приземлился относительно медленно. Быстрый метеорит такого размера либо испарился бы, либо зарылся глубоко в коренную породу.
Положение Гобы говорит о том, что он просто вдавился в поверхностную почву, остановившись на границе между верхним слоем почвы и подстилающим карбонатным слоем.
Учёные оценили земной возраст Гобы менее чем в 80 000 лет с помощью радиоактивного никеля-59. За это время переносимые ветром песок и пыль, вероятно, засыпали углубление, созданное метеоритным кратером. Сезонная вода и богатые карбонатами почвы затем могли помочь сцементировать эти отложения в калькрет – твёрдую природную корку, распространённую в засушливых регионах.
Даже если региональная эрозия удалила лишь скромный объём породы, заполнение кратера может происходить куда быстрее. То, что могло начаться как небольшой ударный шрам, постепенно было погребено, затвердело сверху и слилось обратно с равниной.
Так что, хотя и правда, что у Гобы сегодня нет видимого кратера, он почти наверняка когда-то был – а затем оказался засыпан и стёрт эрозией.
История Гобы ещё не совсем окончена.
Метеорит химически выветривается уже десятки тысяч лет. Гидроксиды железа (минералы ржавчины) образуются особенно там, где металл контактировал с почвой, известняком и калькретом. Погребение защищало его от эрозии и окисления, но теперь, когда он оказался на открытом воздухе, этой защиты нет.
Люди тоже его откалывают. В 1920 году масса была близка к 66 тоннам; теперь она ближе к 60 тоннам. Учёные взяли из него несколько образцов, но выветривание и вандализм – проблемы куда более серьёзные.
Десятилетиями посетители откалывали от него куски на сувениры. Один незаконно добытый в 1968 году кусок весом 2,8 килограмма позднее был продан почти за 60 000 долларов (около 2,5 миллиона гривен), причём аукционный сайт отметил:
"Данный образец был получен в 1968 году отцом нынешнего владельца, когда тот посетил основную массу Гобы вместе с друзьями. С помощью ручной пилы они отпилили от основной массы крупный блок метеорита "на сувенир" – занятие, отнявшее у них от трёх до четырёх часов". А куски поменьше нередко всплывают на различных рынках.
Правовая защита наконец появилась, когда Гоба был объявлен национальным памятником 15 марта 1955 года. В 1987 году владелец фермы передал метеорит и окружающую землю государству, что позволило построить визит-центр и обустроить защитную планировку участка. Но обеспечивать защиту оказалось сложнее.
Гоба вынуждает нас переосмыслить то, как мы представляем себе падения.
Конечно, это не самый большой метеорит, когда-либо ударявший по Земле (хотя он крупнейший, найденный нами в целости). Но популярное представление о том, что все метеориты – это пылающие камни, несущиеся строго вниз к Земле, не всегда верно.
Гоба был огромным, но сочетание факторов заставило его вести себя иначе и удариться о землю на меньшей скорости. Кусок его пережил атмосферный жар, и всё это важно не только для астрофизической теории.
Планетарная защита зависит от понимания не только размера астероида, но и поведения при входе. Значение имеет состав, равно как форма и угол. Как и фрагментация. Меньший объект, достигающий земли на гиперзвуковой скорости, может быть локально разрушительнее, чем более крупный объект, который атмосфера замедляет до конечной скорости снижения.
Хрупкий астероид может взорваться в воздухе, как это произошло над Челябинском в 2013 году. Прочная железная масса может уцелеть, но если она прибывает под пологим углом и боком, то может отдать бо́льшую часть своей энергии ещё до касания земли.
Ранее УНИАН сообщал, что огромная территория в Антарктиде не принадлежит ни одной стране.